- عوامل موثردرحلاليت طلا
(1اثر غلظت سيانور
مطالعات دقيقي بر روي عامل هاي موثر در شدت حلاليت طلا و نقره در محلول هاي رقيق سيانوري توسط اس. ج. اسواينسون و جي. براسکي انجام شده است که نخستين سري آزمايش براي تعيين تاثيرغلظت سيانور بر روي شدت حلاليت طلا و نقره است. در مقياس صنعتي غلظت سيانور حدود 05/0 درصد و يا در حدود يک پوند در تن محلول است.
محلول هاي غليظ ترباعث تسريع و يا استخراج بيشتر طلا نشده و از آنجايي که اتلاف شيميايي و مکانيکي محلول قوي تر سيانوربيشتر است، بنابراين بهتر است که غلظت سيانور را در حداقل ممکن نگه داشت. ماکزيمم شدت حلاليت طلا در محلول هاي سيانور با استفاده از ورق نازک طلاي خالص تا غلظت ماکزيمم 05/0 درصد سيانور سديم و در PH=9 بون افزايش قلياها معين شده است. بنابراين ماکزيمم حلاليت در غلظت 05/0 درصد سيانور سديم به دست مي آيد که معادل غلظتي است که معمولا در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد.
(2اثرPH محيط
با توجه به اين موضوع که محلول سيانوري در PH هاي پايين گاز سمي اسيدسيانيدريک ( HCN ) آزاد مي کند و هر چهPHکاهش پيدا کند، مقدار آزاد شدن اين گاز شديدتر خواهد شد . بنابراين در صنعت براي جلوگيري از آزاد شدن اين گاز، PH را تا حدي بالا مي برند تا آزاد شدن اين گاز در حداقل خود باشد. اين عمل توسط اضافه نمودن قلياهايي مانند آهک و سود حاصل مي شود. تاثير قلياييت بر روي انحلال طلا بررسي شده است. اين بررسي ها نشان مي دهد که افزايش PH تا مقدار معيني انحلال طلا را افزايش مي دهد ولي اگر از حد معيني، PH بالاتر رود، انحلال کاهش مي يابد. هرچند در PH هاي بالاتر مصرفسيانور کمتر مي شود ولي مصرف آهک افزايش پيدا مي کند. در صنعت PH محلول سيانوراسيون بين 5/9 تا 11 کنترل مي شود.
3) اثر حرارت محيط
هنگامي که محلول سيانوري حاوي طلا حرارت داده شود، نرخ انحلال طلا به دو طريق افزايش پيدا مي کند:
اولا افزايش درجه حرارت باعث افزايش قدرت فعاليت محلول و بنابراين افزايش ميزان انحلال شده، ثانيا باعث کاهش ميزان اکسيژن حل شده مي شود.
زيرا حلاليت گازها با افزايش درجه حرارت کاهش پيدا مي کند.
قابليت انحلال طلا در محلول 25 درصد سيانور پتاسيم براساس تابعي از درجه حرارت بررسي شده است که نشان مي دهد حداکثر نرخ انحلال در حرارت 85 درجه ي سانتي گراد اتفاق مي افتد. نرخ انحلال طلا در 100 درجه ي سانتي گراد مقداري کمتر از ماکزيمم انحلال است.
اگرچه در اين دما، محلول سيانوري فاقد اکسيژن محلول است. دليل اين امر ظرفيت کمتر الکترود براي جذب يا نگهداري هيدروژن در سطحش در يک محلول گرم نسبت به يک محلول سرد مي باشد. بنابراين با حرارت دادن محلول حداکثر نيروي الکتروموتيو مخالف (EMF ) به علت پلاريزاسيون، کمتر و کمتر مي شود تااينکه EMF انحلال طلا بر پلاريزاسيون غلبه کند و انحلال طلا بدون وجود اکسيژن انجام مي شود.
بنابراين مي توان با دو عامل از پلاريزاسيون سطح طلا جلوگيري کرد عامل اول، بااضافه نمودن اکسيژن که هيدروژن را از سطح طلا مي راند و به آن اجازه مي دهد که بدون اکسيژن در محلول سيانوري حل شود.
(4اثر اکسيژن
اثر اکسيژن در انحلال طلا نمي تواند بي اهميت تلقي شود. هرچند عوامل اکسيدکننده اي مانند پراکسيدسديم، پرمنگنات پتاسيم، بروماين و کلرين براي انحلال طلا قابل استفاده اند، اما هوادهي مناسب نتايج بهتري از اکسيدکننده هاي شيميايي با صرف هزينه هاي کمتر خواهد داشت. مقدار اکسيژن حل شده در محلول رقيق سيانوري به چهار عامل بستگي دارد:
(1ارتفاع ( فشار هوا(
2)حرارت محلول
3)نوع و شدت هم زدن
(4قدرت يوني محلول
در غلظت پايين سيانور، فشار اکسيژن در شدت انحلال طلا اثري نخواهد داشت. هرچند در غلظت هاي بالا جايي که شدت انحلال، مستقل از غلظت حلال است، آهنگ واکنش بستگي به فشار اکسيژن دارد. تاثير اصلي بر شدت انتقال جرم اکسيژن (به محلول ) بر سرعت سطحي هوا بيان شده است. (شدت جريان هوا در واحد سطح مقطع تانک، سرعت سطحي هوا تعريف مي شود ) .
آهنگ انتقال جرم اکسيژن با افزايش چگالي پالپ و کاهش اندازه ذرات کاهش مي يابد. استفاده از اکسيژن خالص در سيانوراسيون در سال 1950 مطالعه شده است. اما اولين کاربرد تجاري آن براي سيانوراسيون تحت فشار در سال 1983 بوده است. در تعداد قابل توجهي از کارخانه هاي آفريقاي جنوبي معمولا از اکسيژن خالص در عمل سيانوراسيون استفاده مي شود.
افزودن مواد اکسيدکننده، کمک فراواني به حل شدن طلا درمحلول سيانوري مي کند زيرا باعث فعال تر شدن يون هاي OH وبالعکس غير فعال شدن H+ مي شود. در اين حالت مقدار ماده ي اکسيدکننده در محلول بستگي به خاصيت احياکنندگي موادمعدني دارد تا اينکه محيط عمل انحلال، همواره در حالت اکسيدي باقي بماند. از موادي که مي تواند در اين امر موثر باشند درصدگاز اوزن موجود در هواي منطقه ي عمليات مي باشد.
همراه با دميدن هوا به داخل محلول، مي توان از مواد و ترکيبات اکسيدکننده نيز استفاده نمود مانند آب اکسيژنه، اکسيد منگنز( ( IV، اکسيدسرب، پرمنگنات پتاسيم، پرکلرات پتاسيم، سولفات سديم، پراکسيدسديم، بروماين آمونيم پرسولفات و ... بيشترين تاثير در افزودن سولفات سديم و پتاسيم، پراکسيدسديم و پتاسيم، سيانيدآهن(( III مشاهده مي شود. همچنين سرعت حلاليت با افزايش مقدار ماده ي اکسيدکننده تا حد مناسبي افزايش مي يابد.
مواد آلي اکسيدکننده نيز باعث تسريع در حلاليت طلا در محلول قليايي سيانور مي شوند مانند : نيتروبتانفتول، نيتروبنزن، نيتروبنزن، نيتروفنل، اسيد پيکريک و ... بدون شک افزودن مواد اکسيدکننده به محلول هاي سيانوري مفيد است اما به علت گران بودن آنها، استفاده ي درازمدت ازاين مواد، قابل مقايسه با استفاده از هواي فشرده درمحلول نيست در نتيجه در واحدهاي صنعتي عمدتا به جاي ترکيبات اکسيدکننده از هواي فشرده در داخل مخازن استفاده مي شود. در مورد کاني هاي آرسنوپيريت در عمل سيانوراسيون به اکسيژن نيازي نيست به همين خاطر در اين موارد از ترکيبات سيانيدبرم استفاده مي شود. دراثرواکنش سيانوربرم در محيط قليايي اکسيژن توليد مي گردد که عامل موثري در حلاليت طلا است.
براي عمليات سيانوري کردن کاني هاي تغليظ شده ي تلورايدهاي طلا، از ترکيبات نمک هاي برم استفاده مي شود.
(5اثر نور وسطح
محلول سيانوري در برابر نور فعال تر از حالت تاريکي عمل مي نمايد، علت آن اين است که مقدار جذب اکسيژن در روشنايي نسبت به تاريکي بيشتر است همچنين سطح محلول سيانوري نسبت مستقيم در حلاليت آن با مقدار مشخصي از ماده دارد.
(6اثراندازه ي ذرات
ماده ي معدني طلا به صورت خيلي ريزخرد مي شود تا ذرات فلزات قيمتي به نحوي آزاد شوند که با سيانور ترکيب شوند. در شرايط ايده آل هوادهي و همزني پالپ، حداکثر نرخ انحلال طلا که محاسبه شده است 25/3 ميلي گرم بر هر سانتي مترمربع در ساعت است. اين معادل نفوذ 68/1 ميکرون بر هر طرف يک سطح يک سانتي متر مربع ذره طلا است.
يا نفوذ کلي در ضخامت 36/3 ميکرون در هر ساعت است، بنابراين يک تکه طلا به ضخامت 37 ميکرون، 11 ساعت زمان ميخواهد تا حل شود. ذرات دانه درشت طلا معمولا به وسيله ي تغليظ ثقلي جدا مي شوند و به ندرت با سيانور فروشويي مي شوند، چون دانه هاي درشت ممکن است تماما در زمان سيانوراسيون قابل قبول اقتصادي حل نشوند.
(7اثر مواد شيميايي استفاده شده در فلوتاسيون
مواد معدني طلادار اکثرا قبل از سيانوراسيون به وسيله ي فلوتاسيون پرعيار مي شوند. معمولا کلکتورهاي نوع تيول ( زنتات ها، دايتيوفسفات ها و .....
براي فلوتاسيون به کار برده مي شوند. اگر محصول فلوتاسيون خوب شسته نشود، حضورمقادير کوچک مواد تيول اثر منفي بر روي عمل سيانوراسيون دارد. تيول ها مانند يون هاي سولفايد اثر منفي زيادي بر روي واکنش سيانوراسيون مي گذارند، تاثير منفي آنها باغلظت و طول زنجير افزايش پيدا مي کند. اثر منفي تيول ها را مي توان با افزايش غلظت سيانور کاهش داد. ( فينکل استاين و آشورست 1970).
دو مکانيسم براي توضيح وتفسير رفتار کلکتورهاي تيولي پيشنهاد شده است. اولين آن، جذب تيول ها بر روي سطح کاني است که آنها را آبران کرده و بنابراين در برابر نفوذ حلال آبي مقاومت مي کند. ذرات آبران شده، لخنه شده و در سطح مشترک هوا-مايع جمع مي شوند.
در روش ديگر کلکتورها جذب شده سطح طلا را پوشانده و منتقل مي سازد. کلکتورهاي کاتيونيکي که براي فلوتاسيون پيريت از مواد معدني طلادار استفاده مي شود اثر منفي بر روي سيانوراسيون دارند. تاخير قابل ملاحظه اي براي موادي که غلظت آنها کمتراز 01/0 درصد است اتفاق مي افتد، به هر حال ، اثر اين مواد ممکن است به طورگسترده اي در حضور کاني هاي سيليکاته ي معيني که به صورت بسيار ريز خرد شده اند کاهش پيدا کند.
ادعا شده است که مواد شيميايي فعال کننده ي سطح مانند کتن ها، اترها، الکل ها شد ت انحلال طلا در محلول هاي سيانوري را تسريع مي کند به شرطي که غلظت آنها در حدود Kmol/m3 10 -2 باشد، در غلظت هاي بالاتر شدت انحلال طلا سرعت کمتري پيدا مي کند . اين مطلب نيز گزارش شده است که اين مواد شيميايي با اکسيزن براي جا گرفتن در سطح طلا رقابت مي کنند. در غلظت هاي پايين اين رقابت در اثر فعال کردن سطح است، اما با افزايش غلظت، نرخ انحلال با توجه به کمبوداکسيژن در سطح کم مي شود.
- عوامل مصرف کننده ي سيانور
فرآيند سيانوراسيون در مورد سنگ هاي معدني طلادار معمولي به سادگي انجام مي گيرد و مصرف سيانور درحد متعارفي است. اما در بعضي از حالات سنگ معدني داراي کاني هايي است که سيانور مورد نياز فرآيند سيانوراسيون طلا را مصرف مي نمايند، به اين کاني ها سيانور کش يا مصرف کننده هاي سيانور مي گويند و اگر کاني هاي مصرف کننده ي سيانور به مقدارزيادي در کانسنگ موجود باشند و کانسنگ مستقيما سيانوراسيون گردد به علت مصرف بيش از حد سيانور استحصالطلاي آن کانسنگ غيراقتصادي مي گردد. بنابراين در مورد اين گونه سنگ هاي معدني عملياتي قبل از سيانوراسيون بايد انجام شود تا از مصرف بيش از حد سيانور توسط اين نوع کاني، جلوگيري شود که در ذيل به چند مورد اشاره مي گردد.
(1کاني ها و ترکيبات مس :
مس احتمالا فعال ترين و مزاحم ترين عنصر است و اصلي ترين مصرف کننده ي سيانور است، کاني هاي آزوريت (cu3(co3)(oH)2)، مالاکيت( cu2co3(oH)2)، کالکوپيريت ( cufes2 ) و ذرات مس فلزي ( مس ناتيو ) به سرعت و به طور کامل در شرايطمعمولي در محلول هاي سيانوري حل مي شوند. بورنيت عمدتا درشرايط عادي حل شده و 90 درصد از آن در محلول گرم سيانور در مدت 24 ساعت حل مي شود. انارژيت و تتراهدريت تا حدي که باعث کاهش سيانور و آلوده شدن محلول به آرسنيک و آنتيموان شود در سيانور حل مي شوند. کالکوپيريت در صورتي که تا ابعاد خيلي ريز خرد شود به صورت فعال عمل مي کند.
سيانورهاي کمپلکس مس تاثيرقابل ملاحظه اي بر روي کاهش حلاليت طلا توسط سيانور مي گذراند. کمپلکس هاي مس به صورت Cu(CN)2،Cu(CN)-2، Cu(CN)-3 در محلول تشکيل مي گردند، اما عمدتا به صورت کمپلکس نوع اول مي باشند. همچنين تيوسيانات مس (Cu2(CNS)2 ( نيزدرمحلولهاي سيانوري به وجود مي آيد.
در صورت وجود ترکيبات مس بازي مي توان با تشويه ي کنترل شده در 600 درجه ي سانتي گراد آن را به اکسيد تبديل واز مصرف سيانورتااندازه اي جلوگيري کرد که در دماهاي بيشتربه CuO.fe2O3 تبديل مي شود که سيانور مصرف نمي کند. درصورتوجود مس زياد درکاني، بايد نخست يک مرحله شستشو با اسيدسولفوريک انجام داد وسپس سيانوراسيون به کار برده شود. همچنين اگرنسبت کل سيانور به مس چهار به يک باشد قدرت حلاليت سيانور کم نمي شود.
(2سولفورهاي آهن
در حالي که کاني هاي اکسيدآهن تاثيرکمي در سيانوراسيون دارند، سولفورهاي آهن ( پيريت، مارکاسيت وپيروتيت ) درمحلول هاي سيانوري تمايل به تجزيه شدن دارند.
پيريت پايدارترين وکم ضررترين نوع سولفورها در فرآيند سيانوراسيون است. کنسانتره فلوتاسيون غني از پيريت بدون مصرف زياد سيانور، فروشويي مي شود.
پيريت با فرمول کلي :Fe 1-x Sx مي باشد. از لحاظ ترکيب شيميايي با پيريت به فرمول FeS2 تفاوت دارد. در اين کاني يک اتم گوگرد پيوند بسيار ضعيفي در ترکيب شيميايي دارد و به آساني مي تواند تشکيل ترکيباتي مانند تيوسيانات سديم ( NaSCN ) از محلول سيانور سديم بدهد. اين ترکيب در اثر هوازدگي به راحتي گوگرد عنصري ايجاد مي کند.FeS باقي مانده تمايل زيادي به اکسيداسيون داشته و ايجاد سولفات هاي آهن
( II ) و آهن (III ) مي کند که به نوبه ي خود با سيانور ترکيب شده و سيانورهاي کمپلکس را تشکيل مي دهند. اين واکنش نشان مي دهد که نه تنها پيروتيت يک مصرف کننده ي قوي سيانور است بلکه اکسيژن زيادي را براي حل کردن طلا، مورد نياز مي باشد مصرف مي کند.
سنگ هاي محتوي پيروتيت هميشه به علت تجزيه ي آسان آن مشکلاتي را در فرآيند استحصال به وجود مي آ ورند. اگرپيروتيت خشک نگه داشته شود پايدار است ولي در بسياري از محيط ها سريعا مي شکند و در تماس با آب، سرعت تجزيه شدن آن شتاب بيشتري مي گيرد. اين عمل يک قسمت از اکسيداسيون کاني بوده و محصول ايجاد شده بي شباهت به تجزيه ي پيريت يا مارکاسيت نبوده با اين تفاوت که آهنگ تجزيه در مورد پيروتيت خيلي سريع تر است.
هوادهي قبل از سيانوراسيون و کنترل دقيق ميزان قلياييت محلول فروشويي در کارخانه ها تا حد قابل ملاحظه اي از اثرات منفي پيروتيت در عمل سيانوراسيون مي کاهد. مارکاسيت در عمل مانند پيروتيت است اما کندتر از پيروتيت تجزيه مي شود.
- مشکلات سيانوراسيون سنگ هاي معدني پيچيده
هنگامي که طلا همراه با کاني هاي آرسنيک، آنتيموان، تلور، جيوه و بعضي عناصرباشد، اکثرا مقدارکمي از طلا درمحلول هاي سيانوري حل مي شوند. مشکل بيشتر از نوع فيزيکي آن مي باشد تا يک مشکل شيميايي، ولي نيازبه اتخاذ روش هايي خاص جهت عمليات سيانوراسيون مي باشد.
(1کانسنگ هاي آنتيموان
استيبنيت ( سولفور آنتيموان ) يکي از کاني هاي مهم آنتيموان است. اين کاني از کاني هايي است که به صورت يک اسيد ضعيف عمل کرده و در واکنش با قلياها نمکهايي ايجاد مي کند و همچنين ترکيبات قليايي سولفانتيمونيت و سولفانتيمونات به خصوص در مجاورت سولفورهاي آهن ومحلول هاي آهکي با غلظت بالا به وجود مي آورد. بنابراين لازم است از مقادير کم آهک استفاده شود تا يک pH مناسب براي حفظ مقادير جزيي ترکيبات سولفانتيموني که در محلول ايجاد شده اند به دست آيد.
در غير اين صورت ترکيبات سولفانتيموني توسط قدرت اسيدي نهان سنگ مورد حمله واقع شده و به آزاد شدن سولفيد هيدروژن منجر مي شود که يک مصرف کننده ي قوي سيانور بوده و تشکيل سولفورآنتيموان (V) ظرفيتي مي دهد. استفاده از محلول هاي ضعيف سيانوري جهت کاهش سرعت غيرتعادلي يون هاي سيانور قليايي و نيز خرد کردن مواد معدني تا حدي که فقططلاي خود را آزاد نمايد و نه ريزتر که باعث افزايش سطح واکنش با محلول سيانور شود پيشنهاد مي شود.
بعضي از کاني هاي استيبنيت طلادار وقتي که قبلا امکان اکسيداسيون سطحي در دانه بندي هاي خيلي ريز به انها داده شدهباشد به علت تشکيل يک لايه ي نازک سولفاتي که در تماس با آب به صورت سولفات بازي نامحلول درمي آيد، در محلول هاي سيانوري بهتر جواب مي دهد.
عمل اکسيداسيون را با هوادهي پالپ نيز مي توان ايجاد کرد ولي چنانچه در بعضي موارد پالپ را همراه با کمي آهک و پراکسيدسديم و هواي تزريقي قبل از عمل سيانوراسيون به هم زده شده باشد عمل اکسيداسيون سطحي بهتر انجام ميگيرد. در صورتي که ماده ي معدني تشويه شده باشد کنترل دقيق هوا ودرجه حرارت براي عمل سيانوراسيون لازم است.
(2کانسنگ آرسنوپيريت
هنگامي که طلا همراه و در ارتباط با کاني آرسنوپيريت (FeAsS ) باشد، فقط با عمل تشويه مي توان اين ماده ي معدني را براي عمليات سيانوراسيون آماده نمود. چنانچه تشويه به خوبي انجام گرفته باشد مقادير بالايي از طلاي موجود در ماده ي معدني استخراج شده و مصرف آهک و سيانور نيز کاهش مي يابد.
(3کاني هاي تلور
اگر در يک ماده ي معدني تلورهاي طلادار وجود داشته باشد، سيانور به راحتي نمي تواند تلور را حل نموده و موجب انحلال طلاي همراه آن شود .
- بنابراين براي آزاد نمودن وانحلال طلا معمولا به دو روش زير عمل مي شود:
(1ردايش زياد ( Ultra Fine Grinding ) کاني تا طلا در دسترس سيانور قرار گيرد.
(2يه ي کاني که موجب از بين رفتن تلور و آزاد شدن طلا مي شود.
کانسنگ هاي ديگري نيز هستند که به روش هاي معمولي سيانوري فرآوري نمي گردند و بايد با اعمال روش هايي قبل از سيانوراسيون، آنها را براي انجام عمل سيانوراسيون آماده کرد.
- روش هاي بازيابي طلا
همان طوري که در قسمت هاي قبل گفته شد، پس از انحلال طلا توسط محلول سيانور، به روش هاي مختلفي مي توان طلا را جدا کرد. قبل از به کارگيري کربن فعال، تنها روش موجود، روش استفاده از پودر روي بود ولي بعد از ابداع روش کربن فعال، روش پودر روي اهميت خود را به تدريج از دست داده است. به تازگي استفاده از رزين ها نيز براي بازيابي طلا در بعضي از کشورها شروع شده است. در زير به اختصاربه اين روش ها اشاره مي شود:
الف) روش پودر روي (( Merrill Crowe
در اين روش پالپ فروشويي شده، به تيکنري فرستاده مي شود، در اين تيکنر مواد جامد ته نشين شده و سرريز آن به قسمت رسوب طلا وارد مي شود و ته ريز تيکنر که غليظ شده به قسمت جدا نمودن مواد جامد مي رود که در آنجا به وسيله ي روش هاي مختلفي از جمله فيلترنمودن توسط فيلترهاي دوار، مواد جامد آبگيري مي شود. کيک حاصل به قسمت باطله انتقال پيدا مي کند. بر روي سرريزتيکنرکه به قسمت رسوب طلا منتقل شده است چهار فرآيند براي بازيابي طلا انجام مي شود:
(1يند زلال سازي (clarification)
در اين فرآيند توسط فيلترها، ذرات ريزي که در محلول وجود دارد جدا شده و محلولي کاملا زلال و صاف به دست مي آيد.
(2اگيري (Deairition)
محول صاف و زلالي که از قسمت زلال سازي به دست آمده، در اين قسمت در برج مخصوصي تحت فرآيند خلا قرار مي گيرد تا اکسيژن حل شده در داخل محلول خارج شود. زيرا خروج اکسيژن در رسوب کامل فلزات قيمتي تاثير زيادي دارد.
(3افه کردن مواد شيميايي براي رسوب طلا
محلول از قسمت هواگيري به يک مخزن مخروطي شکل انتقال داده مي ش
